JUC常见的锁

一、AtomicInteger

/**
 * @author Java和算法学习：周一
 */
public class AtomicInteger {

    //不用加volatile
    public AtomicInteger count = new AtomicInteger(0);

    //不用加synchronized
    public void m() {
        for (int i = 0; i < 1000; i++) {
            //count++
            count.incrementAndGet();
        }
    }

    public static void main(String[] args) {
        T01_AtomicInteger t = new T01_AtomicInteger();

        List<Thread> threadList = new ArrayList<>();

        for (int i = 0; i < 10; i++) {
            threadList.add(new Thread(t::m, "t" + i));
        }

        threadList.forEach((o)->{
            o.start();
        });

        threadList.forEach((o)->{
            try {
                o.join();
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        });

        System.out.println(t.count);
    }

}

1、底层实现

CAS（Compare And Swap/Set）无锁优化、乐观锁

cas(V, Expected, NewValue)
if V == E
V = New
otherwise try again or fail

V：要改的值

Expected：期望当前这个值是多少

NewValue：要设置的新值

比如要改的值是3（即最开始拿到的这个值是3），当执行CAS操作时，我期望（Expected）这个值是3，是3我才修改这个值；如果当执行CAS时，不等于我期望的值3，说明这个值被其他线程改了（假如改为了4），那我就再试一次（try again）。此时我期望这个值是4，如果执行CAS操作时，没有其他的线程再次修改这个值，即和我期望的值4相等，那我再执行CAS操作，把值修改为新值。

（1）如果在执行CAS操作的时候，在判断值是否为我期望的值后，马上有其他线程把这个值改为了其他的值，那这种情况不是依然有问题吗？

CAS操作是CPU原语支持的，也就是说CAS的操作是CPU指令级别的操作，不允许被改变。

（2）ABA问题

（就好比你的女朋友跟你复合时，中间又交了别的男朋友，她可能就已经变了，不再是你原来的女朋友）

就是在我执行CAS操作的时候，这个值被其他的线程修改为了2，然后又改为了3，也就是中间经过了更改。如果是基础类型，可以不用管；如果要处理，需要加版本号，也就是这个值作任何一次的修改，版本号都加1，后面检查的时候和版本号一起检查。

（3）CAS底层是怎么做到的？

里面是通过sun.misc.Unsafe类来做的（大多数方法都是native的）。该类主要作用：直接操作JVM内存（native allocateMemory）、直接生成类实例（native allocateInstance）、直接操作变量（native getInt、native getObject）、以及CAS相关操作（native compareAndSwapObject）。该类只能通过反射或者getUnsafe得到该类的对象来使用（单例），不能直接使用。

2、SyncLong VS AtomicLong VS LongAdder

/**
 * @author Java和算法学习：周一
 */
public class AtomicSynclongLongAdder {
    private static AtomicLong count1 = new AtomicLong(0L);
    private static long count2 = 0L;
    private static LongAdder count3 = new LongAdder();

    public static void main(String[] args) throws Exception {
        Thread[] threads = new Thread[1000];

        //AtomicLong
        for (int i = 0; i < threads.length; i++) {
            threads[i] = new Thread(() -> {
                for (int j = 0; j < 100000; j++) {
                    count1.incrementAndGet();
                }
            });
        }
        long start = System.currentTimeMillis();
        for (Thread thread : threads) {
            thread.start();
        }
        for (Thread thread : threads) {
            thread.join();
        }
        long end = System.currentTimeMillis();
        System.out.println("AtomicLong: " + count1.get() + " time: " + (end - start));

        //long
        Object o = new Object();
        for (int i = 0; i < threads.length; i++) {
            threads[i] = new Thread(() -> {
                for (int j = 0; j < 100000; j++) {
                    synchronized (o) {
                        count2++;
                    }
                }
            });
        }
        start = System.currentTimeMillis();
        for (Thread thread : threads) {
            thread.start();
        }
        for (Thread thread : threads) {
            thread.join();
        }
        end = System.currentTimeMillis();
        System.out.println("Long: " + count2 + " time: " + (end - start));

        //LongAdder
        for (int i = 0; i < threads.length; i++) {
            threads[i] = new Thread(() -> {
                for (int j = 0; j < 100000; j++) {
                    count3.increment();
                }
            });
        }
        start = System.currentTimeMillis();
        for (Thread thread : threads) {
            thread.start();
        }
        for (Thread thread : threads) {
            thread.join();
        }
        end = System.currentTimeMillis();
        System.out.println("LongAdder: " + count3.longValue() + " time: " + (end - start));
    }

}

LongAdder内部用的是分段锁（内部也是CAS实现）。它会把值放到一个数组里，比如数组大小为4，则每一个数组里锁250个线程，每一个数组都做运算，最后再把所有的数组结果求和。所以LongAdder在超高并发时，优势特别明显。

二、ReentrantLock

1、reentrantlock可以代替synchronized，使用reentrantlock可以完成和synchronized同样的功能，但是必须得手动释放锁。使用synchronized锁定如果遇到异常，jvm会自动释放锁，但是ReentrantLock必须手动释放锁，因此经常在finally中释放锁。

2、使用reentrantlock可以进行尝试锁定（tryLock），这样无法锁定或者在指定时间内无法锁定，线程可以决定是否继续等待。

3、reentrantlock可以指定为公平锁。ReentrantLock lock=new ReentrantLock(true);表示new一个公平锁。默认是非公平锁。

1、公平锁与非公平锁

公平锁：如果一个新来的线程，首先去判断锁的等待队列有无正在等待的线程，有则进入等待队列，等前面的先运行，无则直接去抢锁，这样的锁是公平锁。先来后到。

非公平锁：如果一个新来的线程，直接就去抢锁，而不去判断等待队列是否有线程在等待，这就是非公平锁。synchronized都是非公平锁。

新来的线程检不检查队列是公平锁与非公平锁的关键。

2、reentrantlock VS synchronized

1、reentrantlock可以代替synchronized

2、reentrantlock必须手动关闭锁，synchronized执行结束或异常时JVM会自动释放锁

3、reentrantlock是通过CAS实现的，synchronized本质是锁升级

4、reentrantlock可以通过tryLock来进行尝试锁定

5、reentrantlock可以在公平锁与非公平锁之间切换，synchronized都是非公平锁

三、CountDownLatch（倒数门闩）

/**
 * @author Java和算法学习：周一
 */
public class TestCountDownLatch {

    public static void usingCountDownLatch() {
        Thread[] threads = new Thread[10];
        CountDownLatch countDownLatch = new CountDownLatch(threads.length);

        for (int i = 0; i < threads.length; i++) {
            threads[i] = new Thread(() -> {
                int count = 0;
                for (int j = 0; j < 10000; j++) {
                    count++;
                }
                System.out.println(count);
                countDownLatch.countDown();
            });
        }

        for (Thread thread : threads) {
            thread.start();
        }

        try {
            countDownLatch.await();
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }

        System.out.println("CountDownLatch end...");
    }

    public static void main(String[] args) {
        usingCountDownLatch();
    }

}

countDownLatch初始大小定义为10，每增加一个线程门闩值减1（countDownLatch.countDown()），一直等待着（countDownLatch.await()），直到门闩值为0才执行。

四、CyclicBarrier （循环栅栏）

/**
 * @author Java和算法学习：周一
 */
public class TestCyclicBarrier {

    public static void main(String[] args) {
        CyclicBarrier barrier = new CyclicBarrier(20, ()->{
            System.out.println("满人，发车");
        });

        for (int i = 0; i < 100; i++) {
            new Thread(()->{
                try {
                    barrier.await();
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                } catch (BrokenBarrierException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }).start();
        }
    }

}

CyclicBarrier大小定义为20，达到20个线程时才执行一次，否则一直等待着（barrier.await()）。即以上程序会输出5次满人，发车。

五、Phaser

/**
 * @author Java和算法学习：周一
 */
public class TestPhaser {
    private static MarriagePhaser marriagePhaser = new MarriagePhaser();

    public static void sleep() {
        try {
            TimeUnit.MILLISECONDS.sleep(new Random().nextInt(1000));
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }

    static class MarriagePhaser extends Phaser {
        @Override
        protected boolean onAdvance(int phase, int registeredParties) {
            switch (phase) {
                case 0:
                    System.out.println("所有人到齐 " + registeredParties);
                    System.out.println();
                    return false;
                case 1:
                    System.out.println("所有人吃完 " + registeredParties);
                    System.out.println();
                    return false;
                case 2:
                    System.out.println("所有人离开 " + registeredParties);
                    System.out.println();
                    return false;
                case 3:
                    System.out.println("新郎新娘抱抱 " + registeredParties);
                    return true;
                default:
                    return true;
            }
        }
    }

    static class Person implements Runnable {
        String name;

        public Person(String name) {
            this.name = name;
        }

        private void arrive() {
            sleep();
            System.out.println(name + " 到达现场");
            marriagePhaser.arriveAndAwaitAdvance();
        }

        private void eat() {
            sleep();
            System.out.println(name + " 吃");
            marriagePhaser.arriveAndAwaitAdvance();
        }

        private void leave() {
            sleep();
            System.out.println(name + " 离开");
            marriagePhaser.arriveAndAwaitAdvance();
        }

        private void hug() {
            if ("新郎".equals(name) || "新娘".equals(name)) {
                sleep();
                System.out.println(name + " 拥抱");
                marriagePhaser.arriveAndAwaitAdvance();
            } else {
                marriagePhaser.arriveAndDeregister();
            }
        }

        @Override
        public void run() {
            arrive();
            eat();
            leave();
            hug();
        }
    }

    public static void main(String[] args) {
        marriagePhaser.bulkRegister(7);

        for (int i = 0; i < 5; i++) {
            new Thread(new Person("person" + i)).start();
        }

        new Thread(new Person("新郎")).start();
        new Thread(new Person("新娘")).start();
    }

}

类似于栅栏组，分阶段的栅栏。所有的线程都到了某个栅栏的时候，才会执行下一步的操作。

六、ReadWriteLock

Read的时候是共享锁

Write的时候是排它锁（互斥锁）

最开始如果是读线程拿到了锁，当第二个来的线程是读线程时，可以一起读；当第二个来的是写线程时则阻塞，不允许你写，等我读完再写。

最开始如果是写线程拿到了锁，不管第二个线程是读还是写，均阻塞，必须等我改完了其他线程才能读、其他线程才能写。

/**
 * @author Java和算法学习：周一
 */
public class TestReadWriteLock {
    private static int value;

    private static ReentrantLock lock = new ReentrantLock();

    private static ReadWriteLock readWriteLock = new ReentrantReadWriteLock();
    private static Lock readLock = readWriteLock.readLock();
    private static Lock writeLock = readWriteLock.writeLock();

    public static void read(Lock lock) {
        try {
            lock.lock();
            Thread.sleep(1000);
            System.out.println("read...");
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        } finally {
            lock.unlock();
        }
    }

    public static void write(Lock lock, int v) {
        try {
            lock.lock();
            value = v;
            Thread.sleep(1000);
            System.out.println("write..." + value);
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        } finally {
            lock.unlock();
        }
    }

    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        //读线程 8个
        Thread[] tRead = new Thread[8];
        for (int i = 0; i < 8; i++) {
            tRead[i] = new Thread(() -> {
                read(readLock);
            });
        }
        long start = System.currentTimeMillis();
        for (Thread t : tRead) {
            t.start();
        }
        for (Thread t : tRead) {
            t.join();
        }

        //写线程 2个
        Thread[] tWrite = new Thread[2];
        for (int i = 0; i < 2; i++) {
            tWrite[i] = new Thread(() -> {
                write(writeLock, new Random().nextInt(10));
            });
        }
        for (Thread t : tWrite) {
            t.start();
        }
        for (Thread t : tWrite) {
            t.join();
        }

        long end = System.currentTimeMillis();
        System.out.println("total time: " + (end - start));
    }

}

如果使用Reentrantlock加锁，程序运行10s，也就是说Reentrantlock读写均是排它锁；

如果使用ReadWriteLock加锁，程序运行3s，也就是说ReadWriteLock的读是共享锁，写是排它锁。

七、Semaphore （信号灯）

初始时，给Semaphore赋默认值，该值表示最多可以允许多少个线程同时运行。即限流的意思。
Semaphore默认是非公平锁，new Semaphore(1, true) new对象时设置true即表示是公平锁。

/**
 * @author Java和算法学习：周一
 */
public class TestSemaphore {
    public static void main(String[] args) {
        Semaphore s = new Semaphore(1);

        new Thread(()->{
            try {
                s.acquire();
                System.out.println("t1...");
                TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
                System.out.println("t1...");
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            } finally {
                s.release();
            }
        }, "t1").start();

        new Thread(()->{
            try {
                s.acquire();
                System.out.println("t2...");
                TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
                System.out.println("t2...");
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            } finally {
                s.release();
            }
        }, "t2").start();
    }

}

八、Exchanger

/**
 * @author Java和算法学习：周一
 */
public class TestExchanger {

    public static void main(String[] args) {
        Exchanger<String> exchanger = new Exchanger<>();

        new Thread(() -> {
            String s = "T1";
            try {
                s = exchanger.exchange(s);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " " + s);
        }, "t1").start();

        new Thread(() -> {
            String s = "T2";
            try {
                s = exchanger.exchange(s);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " " + s);
        }, "t2").start();
    }

}

exchange()方法是阻塞的，有一个线程调用了exchange()方法，它会一直阻塞直到第二个线程调用了exchange()方法；然后第一个线程才会往下执行。

JUC常见的锁

一、AtomicInteger

1、底层实现

（1）如果在执行CAS操作的时候，在判断值是否为我期望的值后，马上有其他线程把这个值改为了其他的值，那这种情况不是依然有问题吗？

（2）ABA问题

（3）CAS底层是怎么做到的？

2、SyncLong VS AtomicLong VS LongAdder

二、ReentrantLock

1、公平锁与非公平锁

2、reentrantlock VS synchronized

三、CountDownLatch（倒数门闩）

四、CyclicBarrier （循环栅栏）

五、Phaser

六、ReadWriteLock

七、Semaphore （信号灯）

八、Exchanger

周一pro

引用和评论

动态规划

每一个前端，都要拥有属于自己的埋点库~

这些年

Spring-@Configuration注解简析

单元测试-PowerMock

还在用命令行监控服务器？试试这款监控工具吧，直观又易用！

Java灵魂拷问13个为什么，你都会哪些？

JUC常见的锁

一、AtomicInteger

1、底层实现

（1） 如果在执行CAS操作的时候，在判断值是否为我期望的值后，马上有其他线程把这个值改为了其他的值，那这种情况不是依然有问题吗？

（2）ABA问题

（3）CAS底层是怎么做到的？

2、SyncLong VS AtomicLong VS LongAdder

二、ReentrantLock

1、公平锁与非公平锁

2、reentrantlock VS synchronized

三、CountDownLatch（倒数 门闩）

四、CyclicBarrier （循环 栅栏）

五、Phaser

六、ReadWriteLock

七、Semaphore （信号灯）

八、Exchanger

周一pro

引用和评论

动态规划

每一个前端，都要拥有属于自己的埋点库~

这些年

Spring-@Configuration注解简析

单元测试-PowerMock

还在用命令行监控服务器？试试这款监控工具吧，直观又易用！

Java灵魂拷问13个为什么，你都会哪些？

（1）如果在执行CAS操作的时候，在判断值是否为我期望的值后，马上有其他线程把这个值改为了其他的值，那这种情况不是依然有问题吗？

三、CountDownLatch（倒数门闩）

四、CyclicBarrier （循环栅栏）